一种露天矿排土场台阶坡改梯生态修复方法

摘要

本发明公开的一种露天矿排土场台阶坡改梯生态修复方法，涉及矿区治理技术领域。该方法首先按照方案实施地适用的排土场稳定帮坡角、排土场总设计高度确定阶梯各参数，在排土场最下一个阶梯坡底线位置按照确定的倾斜角度倾斜安装连续的支撑板和背板；然后在支撑板和背板与原排土场台阶坡面的空间内排弃露天矿选采出的块石，注浆形成支撑体后移设背板，重复上述步骤建设多层阶梯直至排土场顶部水平；最后在建设完成的阶梯平台上种植绿化植被，每个阶梯坡底线种植攀爬类植物进行坡面覆盖。本发明在不影响露天矿排土场容量、不额外增加占地的情况下可使得露天矿排土场坡面面积大幅减少，平台面积大幅增加，为绿化种植提供了基础。

说明书

技术领域

本发明涉及矿区地质治理与生态修复技术领域，具体涉及一种露天矿排土场台阶坡改梯生态修复方法。

背景技术

为降低露天开采对周围环境的影响，露天矿排土场应当进行生态修复和采取水土保持措施。然而，由于排土场的台阶坡面角一般为30～35°，降水或者人工浇水时，水分很难渗入土壤，大都以地表径流方式流失，因此只能依靠频繁浇水来解决，既提高了绿化复垦的成本，又造成水土流失，进一步增大了生态修复难度，严重限制物种选择和修复效果。如果放弃坡面绿化，只进行台阶平台绿化，采用“以平挡坡”的生态修复方式，又存在治理率低、效果差等问题。这主要是因为排土场台阶高度大、坡面角较小，导致坡面长度大(可达30m以上)，一般情况下坡面面积远超台阶平台面积，排土场能够种植绿化植物的面积大大缩水，严重影响排土场的生态修复效果；同时，未修复坡面的水土流失也会威胁到平台生态系统的稳定性。

发明内容

鉴于此，本发明公开了一种露天矿排土场台阶坡改梯生态修复方法，通过降低排土场最终台阶高度、提高坡面角度，在保证边坡稳定的前提下减少坡面面积、增加平台面积，为排土场生态修复的植物种植提供场地基础。

根据本发明的目的提出的一种露天矿排土场台阶坡改梯生态修复方法，包括以下步骤：

步骤一：按照方案实施地适用的排土场稳定帮坡角A，排土场总设计高度H，确定合适的阶梯坡面角a、阶梯高度h以及阶梯平台宽度B。

步骤二：在排土场最下一个阶梯坡底线位置倾斜安装支撑板，支撑板与排土场一侧水平面夹角为a，支撑板顶部高出设计阶梯高度，底部埋入地下。

步骤三：在支撑板远离排土场的一侧安装背板。

步骤四：在支撑板和背板与原排土场台阶坡面的空间内排弃露天矿选采出的块石，直至排弃至支撑板顶部为止，块石顶部高出设计阶梯高度的部分，自然形成断面为三角形的挡墙；排弃块石的同时，于块石间铺设一定量的注浆管路，背板远离排土场的一侧同步排弃压脚物料，维持背板稳定。

步骤五：在挡墙顶部铺设喷灌管路。

步骤六：通过步骤四中在块石间铺设的注浆管路向块石中注入粘结浆液，将块石粘结成一个整体的支撑体，支撑调整后的排土场松散土岩体；待支撑体注浆凝固后，拆除背板。

步骤七：在阶梯坡面上每间隔20-30m建设一条排水沟，实现将阶梯平台上的降水逐级向下汇流，直至汇入集中排水沟。

步骤八：按照设计阶梯平台宽度建设阶梯平台，完成后，利用推土机将其上方的排土场修整为与原排土场相同高度、不同坡面角度的坡面；在阶梯平台上，距离前一排支撑板水平宽度为B的位置，再次安装支撑板，重复步骤二-七，连续建设更高一层的阶梯。

步骤九：阶梯建设完成后，每间隔五-六个阶梯布置一个集中运输道路平台，剩余阶梯平台上均种植绿化植被；在每个阶梯坡底线种植攀爬类植物进行坡面覆盖。

优选的，分段建设的阶梯各参数之间满足公式

优选的，每一阶梯高度h为3m，阶梯坡面角a为70-75°。

优选的，支撑板为预制混凝土板，支撑板顶部距地面高度高出阶梯高度50cm，埋入地下0.5-1m，相邻两支撑板间隔设置，间距为3-4m。

优选的，挡墙顶部铺设的喷灌管路喷头间距为20m。

优选的，所述背板为高强度钢板，背板上压脚物料为连续交替露天矿表土和底层土，排弃的表土和底层土在阶梯平台上铺平后高度达到 55-60cm，且底层土厚度不低于30cm；待支撑体注浆凝固后，采用液压挖掘机配合履带式推土机将背板上压覆的表土和底层土铺平到所在阶梯平台上，底层土在下，表层土在上；同时，采用吊车从阶梯平台上逐块移走背板并安装至正在施工的位置，实现背板的循环使用。

优选的，根据种植需要，可在表土沿背板堆积时沿坡面排弃处理后的混入量大的改良材料；表土铺设完成后，通过深耕、灌溉的方式添加速效肥料。

优选的，将部分支撑板预制成槽型充当每个阶梯坡面上的排水沟，相邻两槽型支撑板间隔20-30m布置。

优选的，集中运输道路平台靠近排土场侧布置集中排水沟，集中排水沟与最终储水池相连；凌空侧种植乔灌结合的防风林，乔木与灌木搭配时应注意方向，保证树影尽量投在道路上避免影响作物生长。

与现有技术相比，本发明公开的一种露天矿排土场台阶坡改梯生态修复方法的优点是：

(1)该方法在不影响露天矿排土场容量、不额外增加占地的情况下可使得露天矿排土场坡面面积大幅减少，平台面积大幅增加，为生态修复提供了场地基础，同时还提高了排土场边坡的稳定性。

(2)改造过程中采用的物料大都来自矿区本身或常规的建筑材料，且大部分可循环使用，施工成本低。

(3)该方法考虑了排水与灌溉的问题，提高了稳定性和实施效果。

(4)防风林与爬坡植物的种植，显著改善阶梯生态，提高了绿化效果。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明公开的一种露天矿排土场台阶坡改梯生态修复方法整体示意图。

图2为阶梯施工过程示意图。

图3为阶梯示意图。

图4为集中运输道路平台示意图。

图中：1-排土场；2-阶梯；3-支撑板；4-背板；5-挡墙；6-喷灌管路； 7-注浆管路；8-压脚物料；9-支撑体；10-攀爬类植物；11-表土；12-底层土； 13-排水沟；14-集中运输道路平台；15-集中排水沟；16-防风林。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

图1-图4示出了本发明较佳的实施例，对其进行了详细的剖析。

如图1-图4所示的一种露天矿排土场台阶坡改梯生态修复方法，包括以下步骤：

步骤一：按照方案实施地适用的排土场1稳定帮坡角A，排土场1总设计高度H，确定合适的阶梯2参数。具体的，分段建设的阶梯2各参数之间满足公式

步骤二：在排土场1最下一个阶梯2坡底线位置连续倾斜安装支撑板3，支撑板3为预制混凝土板，其与排土场1一侧水平面夹角为75°。支撑板 3顶部高出设计阶梯2高度50cm，底部埋入地下约1m，相邻两支撑板3间隔设置，间距为4m。

步骤三：在支撑板3远离排土场1的一侧连续安装高强度钢板，钢板与支撑板3结合，与原排土场台阶坡面之间形成填充空间。

步骤四：在支撑板3和钢板与原排土场台阶坡面的空间内排弃露天矿选采出的块石，直至排弃至支撑板3顶部为止，块石顶部高出设计阶梯2 高度的部分，自然形成断面为三角形的挡墙5，作为拦截大气降水的初步措施。排弃块石的同时，于块石间铺设一定量的注浆管路7，用于后期注浆。同时，背板4远离排土场1的一侧同步排弃压脚物料8，压脚料的设置可以维持背板4的稳定性。背板4上压脚物料8为连续交替露天矿表土11和底层土12，排弃的表土11和底层土12在阶梯2平台上铺平后高度达到60cm，且底层土12厚度不低于30cm。

步骤五：在挡墙5顶部铺设喷灌管路6，喷头间距为20m，可以向阶梯 2平台内洒水，用于后续植被浇灌。

步骤六：通过步骤四中在块石间铺设的注浆管路7向块石中注入粘结浆液，将块石粘结成一个整体的支撑体9，支撑调整后的排土场1松散土岩体。此时，堆积在背板4远离排土场1一侧的表土11或者底层土12起到支撑背板4的作用，避免背板4在注浆压力下倾倒。待支撑体9注浆凝固后，采用液压挖掘机配合履带式推土机将背板4上压覆的表土11和底层土12铺平到所在阶梯2平台上，底层土12在下，表层土在上。同时，采用吊车从阶梯2平台上逐块移走背板4并安装至正在施工的位置，实现背板4 的循环使用。支撑板3留在原地，起到加固支撑体9的作用。根据种植需要，可在表土11沿背板4堆积时沿坡面排弃处理后的动物粪便、秸秆、植物灰等混入量大的改良材料。表土11铺设完成后，通过深耕、灌溉的方式添加氮磷钾。

步骤七：在每个阶梯2坡面上每间隔30m安装一预制成槽型的支撑板 3充当排水沟13，实现将阶梯2平台上的降水逐级向下汇流，直至汇入集中排水沟15。排水沟13集成到支撑板3中，提高排水沟13内面平整度的同时避免修筑水沟造成的成型坡面扰动。

步骤八：按照设计阶梯2平台宽度B建设阶梯2平台，完成后，利用推土机将其上方的排土场1修整为与原排土场相同高度不同坡面角度的坡面。修整完成后，在阶梯2平台上，距离前一排支撑板3水平宽度为B的位置，再次安装支撑板3，重复步骤二-七，连续建设更高一层的阶梯2。

步骤九：阶梯2建设完成后，每间隔六个阶梯2布置一个不种植的集中运输道路平台14，剩余阶梯2平台上均种植绿化植被。集中运输道路平台14靠近排土场1侧布置集中排水沟15，集中排水沟15与最终储水池相连；凌空侧种植乔灌结合的防风林16，乔木与灌木搭配时应注意方向，保证树影尽量投在道路上避免影响下部平台生态修复植物的生长。在每个阶梯2坡底线种植攀爬类植物10进行坡面覆盖，提高坡面绿化效果的同时降低风化、侵蚀速度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现和使用本发明。对这些实施例的多种修改方式对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。